Badania BMPGlony i rośliny wodne

Glon Chlorella sp. (gatunek nieoznaczony) — BMP: 4 badania, średnia ważona 229 m³ CH₄/t s.m.o.

Chlorella sp. bez oznaczonego gatunku to zbiorcza pozycja dla próbek, w których autorzy podali tylko rodzaj, więc wyniki mieszają różne szczepy i warunki uprawy.

CH₄ ≈ 58 % (szacunek)

Opublikowano 25 września 2020Zaktualizowano 29 października 20263 min czytaniaRedakcja Substraty.pl

Fot. Andrei Savitsky / Wikimedia Commons, licencja CC BY 4.0, plik źródłowy; zmiany: kadrowanie

Średnia ważona: 229m³ CH₄/t s.m.o.
Zakres: 123–339m³ CH₄/t s.m.o.
Rekordy: 4badania
Publikacje: 4źródła
Temperatury: 37 °Ctestu

Metan w biogazie

≈55–62% CH₄

Średnia zawartość metanu · ≈ 5,8 kWh/m³ biogazu

szacunek z typu substratu W zebranych badaniach brak pomiaru. Przedział wynika z przybliżonego składu (bogaty w białko (klasyfikacja procesowa)) i wydajności grup związków wg FNR.

Jak liczymy i co oznaczają strefy

Ocena dla biogazowni

brak oceny — ocena redakcji dla biogazowni

Brak oceny: brak suchej masy lub suchej masy organicznej w danych. Ocenę liczymy, gdy znamy suchą masę i suchą masę organiczną materiału.

Ocena redakcji wg metodyki

Dodaj do kalkulatora kofermentacji Dane CSV

Krzywe BMP z 4 badań

Średnia ważona Pojedyncze rekordy

Linie przerywane to przebieg modelowy (kinetyka I rzędu, B(t) = B₀·(1 − e^−kt)); z publikacji pochodzi punkt końcowy. Wszystkie krzywe są modelowe.

Skumulowana produkcja metanu w czasie testu [m³ CH₄/t s.m.o.]. Gruba linia to średnia ważona wszystkich rekordów (229); kropki oznaczają wartości końcowe podane w publikacjach. Wskaż wykres, aby odczytać wartości; kliknij pozycję legendy, aby ukryć lub pokazać rekord.

Rekordy i źródła

Pobierz CSV

Źródło	BMP m³ CH₄/t s.m.o.	Temperatura	Próbka	Krzywa
Fermoso i in. (2016) DOI	211	—	Chlorella sorokiniana (oryg.: „Chlorella sorokiniana”)	punkt końcowy (krzywa modelowa)
Perendeci i in. (2019) DOI	242	—	Chlorella sp. (izolat z Turcji) (oryg.: „Chlorella sp.”)	punkt końcowy (krzywa modelowa)
He i in. (2016) DOI	339	37 °C · mezofilowy	(oryg.: „Chlorella sp.”)	punkt końcowy (krzywa modelowa)
Jankowska i in. (2017) DOI	123	37 °C · mezofilowy	(oryg.: „Chlorella”) — wartość przytoczona w przeglądzie literatury	punkt końcowy (krzywa modelowa)
Średnia ważona	229	średnia arytmetyczna 229, SD 89

Typowy skład

Sucha masa (s.m.): 92,9% (zakres 92,9–92,9)
Azot: 10,4 % s.m.
Stosunek C/N: 4,4

Mediana i zakres oznaczeń podanych w publikacjach źródłowych rekordów BMP tego substratu (źródło odczytu: MY-D); sucha masa: 1 oznaczenie, sucha masa organiczna: 0 oznaczeń. Próbki badano w postaci wysuszonej/powietrznie suchej – s.m. dotyczy materiału w teście, nie świeżego. C/N obliczono jako iloraz zawartości C i N (% s.m.) z tego samego źródła.

Źródła: He i in. (2016).

Skład surowca zmienia się między partiami — do obliczeń instalacji użyj analizy własnej próbki. Wartości typowe kalkulator wstawia automatycznie.

Właściwości procesowe

bogaty w białko
bogaty w azot
rozcieńcza wsad (mała s.m.)
wolny rozkład
zmienny skład
klasyfikacja redakcji

Niska pewność: opis oparty na ogólnych cechach grupy substratów, a nie na badaniach tego materiału. Traktuj go jako wskazówkę do weryfikacji.

Zalety

Wydajność metanowa w kompendium: mediana 226 (zakres 123–339) m³ CH₄/t s.m.o., 4 rekordów z 4 prac (ważona średnia 229).
Biologiczne pretraktowanie biomasy mikroglonów zwiększało produkcję metanu (He i in. (2016))

Wady i ryzyka

Wysoka zawartość białka w komórkach powoduje uwalnianie amoniaku, który może być toksyczny dla procesu (Sialve i in. (2009); Rajagopal i in. (2013))

Kofermentacja — z czym łączyć, na co uważać

dobrze łączyć
substraty: bogaty w węgiel — np. Słoma pszenna, Kiszonka z kukurydzy (cała roślina), Słoma zbożowa (gatunek nieokreślony), Wierzba energetyczna (Salix), Tektura i karton
Niskie C/N osadu glonowego wyrównywano dodatkiem papieru: 50–60% s.m.o. papieru zwiększało tempo produkcji metanu, optymalne C/N 20–25.^[1][2]
uważaj
substraty: bogaty w azot — np. Gnojowica świńska, Pomiot drobiowy (kurzy, indyczy), Osad nadmierny (wtórny, czynny), Glon Chlorella vulgaris, Glon Nannochloropsis salina
Białko glonów uwalnia amoniak; dodatkowe źródła azotu zwiększają ryzyko inhibicji amoniakiem.^[2][3]

Dawkowanie

Brak źródłowych limitów dawki dla tego substratu.

Wprowadzaj stopniowo, zaczynając od małej dawki i obserwując proces (np. FOS/TAC, pH, skład gazu).

Wymagania praktyczne

Nie suszyć biomasy przed podaniem — suszenie obniżało produkcję biogazu do ok. 80% (Mussgnug i in. (2010))
Kontrolować amoniak (wysokie białko) i, dla gatunków morskich, sód (Sialve i in. (2009))

Źródła danych procesowych

Ocenę konkretnej mieszanki z tym substratem pokaże kalkulator kofermentacji.

Czym jest i skąd się bierze

Chlorella to rodzaj jednokomórkowych zielonych glonów, szeroko stosowany w badaniach i w produkcji suplementów diety. W tej pozycji zebrano próbki, dla których autorzy nie podali gatunku, lecz jedynie rodzaj. Nie można więc przyjąć, że dotyczą one jednego organizmu. Biomasę uzyskuje się z hodowli w stawach, fotobioreaktorach i w układach oczyszczania ścieków, a jedna z wartości została przytoczona w przeglądzie literatury.

Właściwości istotne dla fermentacji

Komórki Chlorella mają sztywną ścianę komórkową, a u części szczepów także odporną warstwę biopolimerową. Bez rozbicia komórek enzymy trawienne mają utrudniony dostęp do zawartości, co ogranicza tempo i stopień konwersji. Biomasa jest bogata w białko, więc stosunek C/N jest niski, a rozkład białek uwalnia amoniak, który przy wysokim stężeniu hamuje archeony metanogenne. Zawartość lipidów i skrobi zależy od warunków uprawy, w szczególności od dostępności azotu i światła. Biomasa z oczyszczalni ścieków może zawierać też domieszki bakterii i detrytusu.

Jak czytać rozrzut wyników

Rozrzut jest tu naturalnie duży: pozycja łączy próbki o nieznanym gatunku, hodowane w różnych pożywkach, zebrane w różnej fazie wzrostu i przygotowane w różny sposób (świeża zawiesina, liofilizat, biomasa odwirowana). Dodatkowy wpływ mają rozbicie komórek, temperatura testu, stosunek substratu do inokulum i długość inkubacji. Niewielka liczba rekordów nie wystarcza, aby wyznaczyć typowy zakres, a znaczne różnice między nimi nie oznaczają błędu pomiaru, lecz odmienność materiałów.

W praktyce biogazowni

Chlorella nie jest substratem stosowanym w biogazowniach. Gdy biomasa glonowa powstaje jako produkt uboczny, warto rozważyć fermentację razem z materiałem o niskiej zawartości azotu, aby ograniczyć amoniak, i ewentualne rozbicie komórek. Dla projektantów instalacji istotne jest, że uprawa glonów na biogaz jest zwykle kosztowna, a koszt zagęszczenia biomasy z rozcieńczonej zawiesiny może przewyższać wartość energii. Wymagania prawne zależą od pochodzenia biomasy i zezwoleń instalacji.

W interpretacji warto pamiętać, że rodzaj Chlorella obejmuje wiele szczepów o różnych ścianach komórkowych i różnym składzie. Nawet w obrębie jednego gatunku zawartość białka może się zmieniać kilkukrotnie zależnie od uprawy, więc brak oznaczenia gatunku to tylko jedno ze źródeł niepewności.

Metodyka w skrócie

BMP to ilość metanu uzyskana z suchej masy organicznej (s.m.o., ang. VS) w teście okresowym, podawana w m³ CH₄ na tonę s.m.o. (liczbowo tyle samo co NmL CH₄/g VS w publikacjach) i przeliczona na warunki normalne (0 °C, 101,325 kPa). Średnia ważona daje każdej publikacji łączną wagę 1, dzieloną po równo między jej wyniki dla danego substratu — praca z dwudziestoma odmianami nie przeważa pracy z jedną próbką. W programach międzylaboratoryjnych jednostką jest laboratorium (łączna waga 1), a w jego obrębie waga testu rośnie z liczbą butelek (powtórzeń). Wyniki po obróbce wstępnej (np. termicznej, chemicznej, enzymatycznej) pokazujemy osobno i nie wliczamy ich do średniej.

Linie ciągłe to krzywe zmierzone w testach. Gdy publikacja podaje tylko wynik końcowy, rysujemy przebieg modelowy kinetyki pierwszego rzędu, B(t) = B₀·(1 − e^−kt): z publikacji pochodzi wyłącznie punkt końcowy, a kształt krzywej służy jedynie wizualizacji — nie odczytuj z niego produkcji w konkretnym dniu. Dla tego substratu przyjęto k = 0,102 d⁻¹ (mediana z: stałe k podane w źródłach: Chynoweth i in. (1993): 16× (mediana 0.102 d⁻¹)).

Statystyki opisują rozrzut opublikowanych wyników — to zestawienie opisowe, a nie metaanaliza ani gwarancja uzysku w instalacji.

Pełna metodyka i zasady korekt

Wyniki po obróbce wstępnej (4) — poza średnią

Źródło	BMP m³ CH₄/t s.m.o.	Obróbka	Próbka
He i in. (2016)	367	fermentation	(oryg.: „Chlorella sp.”)
He i in. (2016)	378	fermentation	(oryg.: „Chlorella sp.”)
He i in. (2016)	390	fermentation	(oryg.: „Chlorella sp.”)
He i in. (2016)	416	fermentation	(oryg.: „Chlorella sp.”)

Bibliografia

Wszystkie źródła serwisu: bibliografia.